JP2517605B2 - 内燃機関の燃焼制御装置 - Google Patents
内燃機関の燃焼制御装置Info
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- JP2517605B2 JP2517605B2 JP62182931A JP18293187A JP2517605B2 JP 2517605 B2 JP2517605 B2 JP 2517605B2 JP 62182931 A JP62182931 A JP 62182931A JP 18293187 A JP18293187 A JP 18293187A JP 2517605 B2 JP2517605 B2 JP 2517605B2
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Description
（産業上の利用分野） 本発明は、自動車等内燃機関の燃焼制御装置に係り、
特に燃焼圧力を検出して燃焼状態を制御する装置に関す
る。 （従来の技術） 近時、内燃機関およびその周辺装置の制御も電子化さ
れ、より緻密な制御が可能となっている。このような制
御では、内燃機関の燃焼状態を検出し、この検出結果か
ら燃焼状態を操作可能な点火時期、空燃比等の作動パラ
メータ（以下、燃焼作動パラメータという）が操作され
る。そして、一般に機関の効率燃費を考えると最大トル
ク時の最小進角、いわゆるMBT（Minimum advance for B
est Torque）付近で点火するのが最良と知られており、
機関の状態によりMBT点火時期を変えるといういわゆるM
BT制御が行われており、例えばそのようなものとしては
特開昭61−16269号公報に記載の装置がある。この装置
では、燃焼室内の圧力（以下、筒内圧という）を検出し
て、その圧力が最大となるクランク角度（以下、筒内圧
最大時期という）θpmaxが機関の発生トルクを最大にす
る目標位置θpmax0にくるように点火時期をMBT制御し、
燃焼速度に応じた目標位置θpmax0を設定することによ
り、エンジンの運転条件、個体バラツキや使用環境によ
って燃焼速度にずれがあっても常に点火時期を最良燃費
点に制御して燃費の向上を図ろうとする。 一方、ある運転状態でエンジンの要求する燃料の量
は、エアフローメータにより検出したエンジンの吸入空
気量を重要なパラメータの一つとしている。従来のこの
種の吸入空気量からエンジンの要求する燃料の量を決定
する内燃機関の燃料供給制御装置としては、例えば特開
昭61−229959号公報に記載のものがある。この装置で
は、過渡時にスロットルバルブと吸気弁間のコレクタボ
リュームの影響によりエアフローメータで検出した吸入
空気量が実際にエンジンが要求している吸入空気量より
も一時的に極めて大きな値となるいわゆるオーバシュー
ト現象によって空燃比が変動してしまうのを防止するた
め、所定値以上の負荷変動があるとその間は点火時期制
御から空燃比制御に切換えることにより、空燃比の変動
を抑制して運転性の向上を図っている。 また、特に省燃費の立場から所定条件下の運転領域に
おいて希薄（リーン）空燃比を選択することにより、エ
ンジンの燃費性能の向上を図って省燃費を実現しようと
するものもある。 （発明が解決しようとする問題点） しかしながら、このような従来の内燃機関の燃焼制御
装置にあっては、点火時期を制御してMBTを実現する構
成となっていたため、点火時期がMBTに設定されていて
も環境変化や個体のバラツキ、経時変化等の影響により
空燃比が最大トルク発生空燃比、いわゆるLBT（Leanst
Mixture for Best Torque）からずれてしまうことがあ
り、最大発生トルクや運転性が低下するという問題点が
あった。 （発明の目的） そこで本発明は、燃焼速度と空燃比との間に一定の相
関関係があることに着目し、エンジンの運転状態に基づ
いて筒内圧最大時期の目標値を設定し、筒内圧最大時期
が前記目標値と一致するように基本点火時期を補正し、
該補正した点火時期が前記基本点火時期と一致するよう
に基本燃料供給量を補正することにより、所定の燃焼速
度となるように空燃比を所定値に設定して、環境変化等
の影響があっても点火時期のみならず空燃比を最適値に
制御するとともに、過渡時にあっても発生トルク、運転
性および燃費を向上させることを目的としている。 （問題点を解決するための手段） 本発明による内燃機関の燃焼制御装置は上記目的達成
のため、その基本概念図を第１図に示すように、エンジ
ンの筒内圧力を検出する圧力検出手段ａと、エンジンの
負荷および回転数をパラメータとしてエンジンの運転状
態を検出する運転状態検出手段ｂと、エンジンが所定の
過渡状態にあることを検出する過渡状態検出手段ｃと、
圧力検出手段の出力に基づいて筒内圧力が最大となると
きのクランク角を筒内圧最大時期として検出する最大時
期検出手段ｄと、エンジンの運転状態に基づいて筒内圧
最大時期の目標値を設定する目標設定手段ｅと、エンジ
ンの運転状態に基づいて基本点火時期を設定し、エンジ
ンが所定の過渡状態になると過渡状態検出手段の出力に
基づいて基本点火時期を補正するとともに、該基本点火
時期を筒内圧最大時期が前記目標値と一致するように補
正する点火時期設定手段ｆと、エンジンの運転状態に基
づいて基本燃料供給量を設定し、点火時期設定手段によ
り補正された点火時期が基本点火時期と一致するように
前記基本燃料供給量を補正する供給量設定手段ｇと、エ
ンジンの運転状態に基づいて基本燃料供給量を設定し、
該基本燃料供給量を点火時期決定手段により補正された
点火時期が基本点火時期と一致するように補正する供給
量設定手段ｇと、点火時期設定手段の出力に基づいて混
合気に点火する点火手段ｈと、供給量設定手段の出力に
基づいて燃料を供給する供給手段ｉと、を備えている。 （作用） 本発明では、エンジンの運転状態に基づいて筒内圧最
大時期の目標値が設定され、筒内圧最大時期が前記目標
値と一致するように基本点火時期が補正される。そし
て、エンジンが所定の過渡状態になると過渡状態に応じ
て基本点火時期が補正され、前記補正された点火時期が
基本点火時期と一致するように基本燃料供給量が補正さ
れる。したがって、燃焼速度と空燃比との間に一定の相
関関係があることから、所定の燃焼速度となるように空
燃比が所定値に設定可能となり、環境変化等の影響があ
っても点火時期のみならず空燃比も最適値に制御され、
過渡時にあっても発生トルク、運転性および燃費が向上
する。 （実施例） 以下、本発明を図面に基づいて説明する。 第２〜５図は本発明の一実施例を示す図である。 まず、構成を説明する。第２図において、１は筒内圧
センサ（圧力検出手段）であり、筒内圧センサ１はエン
ジンのシリンダヘッドに螺着されている点火プラグ２の
座金として形成され共締めされている。筒内圧センサ１
は気筒内の燃焼圧力を圧電素子によって電荷に変換し、
電荷出力S1をチャージアンプ３に出力する。チャージア
ンプ３はいわゆる電荷−電圧変換増幅器からなり、セン
サ出力S1を電圧信号S2に変換してA/D変換器４に出力す
る。A/D変換器４はアナログ信号として入力された信号S
2をクランク角度に同期してディジタル信号に変換し、
コントロールユニット５に出力する。 吸入空気の流量Qaはエアフローメータ６により検出さ
れ、エンジンのクランク角Caはクランク角センサ７によ
り検出される。クランク角センサ７は爆発間隔（６気筒
エンジンではクランク角で120°、４気筒エンジンでは1
80°）毎に各気筒の圧縮上死点（TDC）前の所定位置、
例えばBTDC70°で〔Ｈ〕レベルのパルスとなる基準信号
Caを出力するとともに、クランク角の単位角度（例え
ば、２°）毎に〔Ｈ〕レベルのパルスとなる単位信号C1
を出力する。なお、信号Caのパルスを計数することによ
り、エンジン回転数Ｎを知ることができ、この処理は後
述のコントロールユニット５により行われる。さらに、
気筒判別センサ８は特定の気筒（例えば、第１気筒）を
判別するもので、特定気筒の圧縮上死点前の所定クラン
ク角位置（例えば、第１気筒のBTDC80°）で気筒判別信
号REF−ｉを出力する。したがって、この気筒判別信号R
EF−ｉはクランク軸が２回転する毎に一度出力される。 上記エアフローメータ６およびクランク角センサ７は
運転状態検出手段９を構成し、エアフローメータ６およ
びコントロールユニット５は過渡状態検出手段10を構成
する。運転状態検出手段９および気筒判別センサ８から
の信号はコントロールユニット５に入力され、コントロ
ールユニット５はこれらのセンサ情報に基づいて点火時
期制御や燃料供給制御を行う。コントロールユニット５
は最大時期検出手段、目標設定手段、点火時期設定手段
および供給量設定手段としての機能を有し、CPU11、ROM
12、RAM13およびI/Oポート14により構成され、これらは
コモンバス15により互いに接続される。CPU11はROM12に
書き込まれているプログラムに従ってI/Oポート14より
必要とする外部データを取り込んだり、またRAM13との
間でデータの授受を行ったりしながら必要な処理値等を
演算処理し、必要に応じて処理したデータをI/Oポート1
4へ出力する。I/Oポート14にはセンサ群６、７、８から
の信号が入力されるとともに、I/Oポート14からは噴射
信号Siあるいは点火信号Spをインジェクタ（供給手段）
16若しくは点火装置17に出力する。点火装置（点火手
段）17は点火コイル２や点火プラグ等からなり、点火信
号Spに基づき高電圧を発生させて混合気に点火する。ま
た、ROM12はCPU11における演算プログラムを格納してお
り、RAM13は演算に使用するデータをマップ等の形で記
憶する。なお、RAM13の一部は、例えば不揮発性メモリ
により構成され、その記憶内容（学習値等）をエンジン
停止後も保持する。 次に、作用を説明するが、最初に本発明の基本原理に
ついて説明する。 吸入空気量および機関回転数に基づいて、点火時期、
燃料噴射量を演算し、内燃機関を駆動する際には外部環
境変化および経時変化等の影響によって点火時期あるい
は燃料噴射量が必ずしも最適値ではなくなってしまうこ
とがある。そこで、筒内圧最大時期θpmaxを検出し、こ
のθpmaxが所定の目標値に一致するように点火時期を設
定すればMBTは達成することができる。しかしながら、
空燃比変動に対しては何の改善も行っていないことにな
る。ところで、燃焼速度と空燃比との関係には第３図の
ように示され、実際の燃焼に用いられる範囲（燃焼範
囲）では空燃比がリーン化するに従って燃焼速度が低下
する略一様の右下がり傾向がある。したがって、燃焼速
度を所定値に制御して空燃比を設定することにより、空
燃比変化を改善することが可能となる。このとき、設定
（目標）空燃比をリーン側に設定するようにすれば、特
に燃費性能を向上させることが可能になる。 以上のようなことから、本実施例では点火時期を特定
θpmax値となるように設定しながら補正後の点火時期が
吸入空気量と回転数によって算出される基本点火時期に
一致するように基本燃料噴射量を補正することにより、
所定の燃焼速度を得るように制御して空燃比を所定値に
設定している。また、この際空燃比が全域でリーンとな
るように目標空燃比を設定して燃費の向上を図るととも
に、加速時には一時的に空燃比をこの目標空燃比よりリ
ッチ化させて十分なトルクを得るようにしている。 第４図は上記基本原理に基づく燃焼制御のプログラム
を示すフローチャートであり、本プログラムは気筒判別
センサ８からの気筒判別信号REF−ｉ毎に割込処理され
る。まず、P1で筒内圧最大時期θpmaxを検出する。θpm
axの検出については後述のプログラムで詳述する。次い
で、P2でθpmaxと圧縮上死点後の所定の目標値との差を
求め、その差が〔＋〕のときはθpmaxが遅れ側にあると
判断しP3で次式に従って補正値ΔＳを特定値Ａ〔例え
ば、0.2°〕だけ増量補正し、〔−〕のときはθpmaxが
進み側にあると判断しP4で次式に従って補正値ΔＳを
特定値Ａだけ減量補正する。また、差が
特に燃焼圧力を検出して燃焼状態を制御する装置に関す
る。 （従来の技術） 近時、内燃機関およびその周辺装置の制御も電子化さ
れ、より緻密な制御が可能となっている。このような制
御では、内燃機関の燃焼状態を検出し、この検出結果か
ら燃焼状態を操作可能な点火時期、空燃比等の作動パラ
メータ（以下、燃焼作動パラメータという）が操作され
る。そして、一般に機関の効率燃費を考えると最大トル
ク時の最小進角、いわゆるMBT（Minimum advance for B
est Torque）付近で点火するのが最良と知られており、
機関の状態によりMBT点火時期を変えるといういわゆるM
BT制御が行われており、例えばそのようなものとしては
特開昭61−16269号公報に記載の装置がある。この装置
では、燃焼室内の圧力（以下、筒内圧という）を検出し
て、その圧力が最大となるクランク角度（以下、筒内圧
最大時期という）θpmaxが機関の発生トルクを最大にす
る目標位置θpmax0にくるように点火時期をMBT制御し、
燃焼速度に応じた目標位置θpmax0を設定することによ
り、エンジンの運転条件、個体バラツキや使用環境によ
って燃焼速度にずれがあっても常に点火時期を最良燃費
点に制御して燃費の向上を図ろうとする。 一方、ある運転状態でエンジンの要求する燃料の量
は、エアフローメータにより検出したエンジンの吸入空
気量を重要なパラメータの一つとしている。従来のこの
種の吸入空気量からエンジンの要求する燃料の量を決定
する内燃機関の燃料供給制御装置としては、例えば特開
昭61−229959号公報に記載のものがある。この装置で
は、過渡時にスロットルバルブと吸気弁間のコレクタボ
リュームの影響によりエアフローメータで検出した吸入
空気量が実際にエンジンが要求している吸入空気量より
も一時的に極めて大きな値となるいわゆるオーバシュー
ト現象によって空燃比が変動してしまうのを防止するた
め、所定値以上の負荷変動があるとその間は点火時期制
御から空燃比制御に切換えることにより、空燃比の変動
を抑制して運転性の向上を図っている。 また、特に省燃費の立場から所定条件下の運転領域に
おいて希薄（リーン）空燃比を選択することにより、エ
ンジンの燃費性能の向上を図って省燃費を実現しようと
するものもある。 （発明が解決しようとする問題点） しかしながら、このような従来の内燃機関の燃焼制御
装置にあっては、点火時期を制御してMBTを実現する構
成となっていたため、点火時期がMBTに設定されていて
も環境変化や個体のバラツキ、経時変化等の影響により
空燃比が最大トルク発生空燃比、いわゆるLBT（Leanst
Mixture for Best Torque）からずれてしまうことがあ
り、最大発生トルクや運転性が低下するという問題点が
あった。 （発明の目的） そこで本発明は、燃焼速度と空燃比との間に一定の相
関関係があることに着目し、エンジンの運転状態に基づ
いて筒内圧最大時期の目標値を設定し、筒内圧最大時期
が前記目標値と一致するように基本点火時期を補正し、
該補正した点火時期が前記基本点火時期と一致するよう
に基本燃料供給量を補正することにより、所定の燃焼速
度となるように空燃比を所定値に設定して、環境変化等
の影響があっても点火時期のみならず空燃比を最適値に
制御するとともに、過渡時にあっても発生トルク、運転
性および燃費を向上させることを目的としている。 （問題点を解決するための手段） 本発明による内燃機関の燃焼制御装置は上記目的達成
のため、その基本概念図を第１図に示すように、エンジ
ンの筒内圧力を検出する圧力検出手段ａと、エンジンの
負荷および回転数をパラメータとしてエンジンの運転状
態を検出する運転状態検出手段ｂと、エンジンが所定の
過渡状態にあることを検出する過渡状態検出手段ｃと、
圧力検出手段の出力に基づいて筒内圧力が最大となると
きのクランク角を筒内圧最大時期として検出する最大時
期検出手段ｄと、エンジンの運転状態に基づいて筒内圧
最大時期の目標値を設定する目標設定手段ｅと、エンジ
ンの運転状態に基づいて基本点火時期を設定し、エンジ
ンが所定の過渡状態になると過渡状態検出手段の出力に
基づいて基本点火時期を補正するとともに、該基本点火
時期を筒内圧最大時期が前記目標値と一致するように補
正する点火時期設定手段ｆと、エンジンの運転状態に基
づいて基本燃料供給量を設定し、点火時期設定手段によ
り補正された点火時期が基本点火時期と一致するように
前記基本燃料供給量を補正する供給量設定手段ｇと、エ
ンジンの運転状態に基づいて基本燃料供給量を設定し、
該基本燃料供給量を点火時期決定手段により補正された
点火時期が基本点火時期と一致するように補正する供給
量設定手段ｇと、点火時期設定手段の出力に基づいて混
合気に点火する点火手段ｈと、供給量設定手段の出力に
基づいて燃料を供給する供給手段ｉと、を備えている。 （作用） 本発明では、エンジンの運転状態に基づいて筒内圧最
大時期の目標値が設定され、筒内圧最大時期が前記目標
値と一致するように基本点火時期が補正される。そし
て、エンジンが所定の過渡状態になると過渡状態に応じ
て基本点火時期が補正され、前記補正された点火時期が
基本点火時期と一致するように基本燃料供給量が補正さ
れる。したがって、燃焼速度と空燃比との間に一定の相
関関係があることから、所定の燃焼速度となるように空
燃比が所定値に設定可能となり、環境変化等の影響があ
っても点火時期のみならず空燃比も最適値に制御され、
過渡時にあっても発生トルク、運転性および燃費が向上
する。 （実施例） 以下、本発明を図面に基づいて説明する。 第２〜５図は本発明の一実施例を示す図である。 まず、構成を説明する。第２図において、１は筒内圧
センサ（圧力検出手段）であり、筒内圧センサ１はエン
ジンのシリンダヘッドに螺着されている点火プラグ２の
座金として形成され共締めされている。筒内圧センサ１
は気筒内の燃焼圧力を圧電素子によって電荷に変換し、
電荷出力S1をチャージアンプ３に出力する。チャージア
ンプ３はいわゆる電荷−電圧変換増幅器からなり、セン
サ出力S1を電圧信号S2に変換してA/D変換器４に出力す
る。A/D変換器４はアナログ信号として入力された信号S
2をクランク角度に同期してディジタル信号に変換し、
コントロールユニット５に出力する。 吸入空気の流量Qaはエアフローメータ６により検出さ
れ、エンジンのクランク角Caはクランク角センサ７によ
り検出される。クランク角センサ７は爆発間隔（６気筒
エンジンではクランク角で120°、４気筒エンジンでは1
80°）毎に各気筒の圧縮上死点（TDC）前の所定位置、
例えばBTDC70°で〔Ｈ〕レベルのパルスとなる基準信号
Caを出力するとともに、クランク角の単位角度（例え
ば、２°）毎に〔Ｈ〕レベルのパルスとなる単位信号C1
を出力する。なお、信号Caのパルスを計数することによ
り、エンジン回転数Ｎを知ることができ、この処理は後
述のコントロールユニット５により行われる。さらに、
気筒判別センサ８は特定の気筒（例えば、第１気筒）を
判別するもので、特定気筒の圧縮上死点前の所定クラン
ク角位置（例えば、第１気筒のBTDC80°）で気筒判別信
号REF−ｉを出力する。したがって、この気筒判別信号R
EF−ｉはクランク軸が２回転する毎に一度出力される。 上記エアフローメータ６およびクランク角センサ７は
運転状態検出手段９を構成し、エアフローメータ６およ
びコントロールユニット５は過渡状態検出手段10を構成
する。運転状態検出手段９および気筒判別センサ８から
の信号はコントロールユニット５に入力され、コントロ
ールユニット５はこれらのセンサ情報に基づいて点火時
期制御や燃料供給制御を行う。コントロールユニット５
は最大時期検出手段、目標設定手段、点火時期設定手段
および供給量設定手段としての機能を有し、CPU11、ROM
12、RAM13およびI/Oポート14により構成され、これらは
コモンバス15により互いに接続される。CPU11はROM12に
書き込まれているプログラムに従ってI/Oポート14より
必要とする外部データを取り込んだり、またRAM13との
間でデータの授受を行ったりしながら必要な処理値等を
演算処理し、必要に応じて処理したデータをI/Oポート1
4へ出力する。I/Oポート14にはセンサ群６、７、８から
の信号が入力されるとともに、I/Oポート14からは噴射
信号Siあるいは点火信号Spをインジェクタ（供給手段）
16若しくは点火装置17に出力する。点火装置（点火手
段）17は点火コイル２や点火プラグ等からなり、点火信
号Spに基づき高電圧を発生させて混合気に点火する。ま
た、ROM12はCPU11における演算プログラムを格納してお
り、RAM13は演算に使用するデータをマップ等の形で記
憶する。なお、RAM13の一部は、例えば不揮発性メモリ
により構成され、その記憶内容（学習値等）をエンジン
停止後も保持する。 次に、作用を説明するが、最初に本発明の基本原理に
ついて説明する。 吸入空気量および機関回転数に基づいて、点火時期、
燃料噴射量を演算し、内燃機関を駆動する際には外部環
境変化および経時変化等の影響によって点火時期あるい
は燃料噴射量が必ずしも最適値ではなくなってしまうこ
とがある。そこで、筒内圧最大時期θpmaxを検出し、こ
のθpmaxが所定の目標値に一致するように点火時期を設
定すればMBTは達成することができる。しかしながら、
空燃比変動に対しては何の改善も行っていないことにな
る。ところで、燃焼速度と空燃比との関係には第３図の
ように示され、実際の燃焼に用いられる範囲（燃焼範
囲）では空燃比がリーン化するに従って燃焼速度が低下
する略一様の右下がり傾向がある。したがって、燃焼速
度を所定値に制御して空燃比を設定することにより、空
燃比変化を改善することが可能となる。このとき、設定
（目標）空燃比をリーン側に設定するようにすれば、特
に燃費性能を向上させることが可能になる。 以上のようなことから、本実施例では点火時期を特定
θpmax値となるように設定しながら補正後の点火時期が
吸入空気量と回転数によって算出される基本点火時期に
一致するように基本燃料噴射量を補正することにより、
所定の燃焼速度を得るように制御して空燃比を所定値に
設定している。また、この際空燃比が全域でリーンとな
るように目標空燃比を設定して燃費の向上を図るととも
に、加速時には一時的に空燃比をこの目標空燃比よりリ
ッチ化させて十分なトルクを得るようにしている。 第４図は上記基本原理に基づく燃焼制御のプログラム
を示すフローチャートであり、本プログラムは気筒判別
センサ８からの気筒判別信号REF−ｉ毎に割込処理され
る。まず、P1で筒内圧最大時期θpmaxを検出する。θpm
axの検出については後述のプログラムで詳述する。次い
で、P2でθpmaxと圧縮上死点後の所定の目標値との差を
求め、その差が〔＋〕のときはθpmaxが遅れ側にあると
判断しP3で次式に従って補正値ΔＳを特定値Ａ〔例え
ば、0.2°〕だけ増量補正し、〔−〕のときはθpmaxが
進み側にあると判断しP4で次式に従って補正値ΔＳを
特定値Ａだけ減量補正する。また、差が
〔０〕のときは
増減補正は行わず、そのままP5に進む。 ΔＳ＝ΔＳ′＋Ａ … ΔＳ＝ΔＳ′−Ａ … 但し、ΔＳ′：前回の値 ここで、θpmaxの目標値は吸入空気量Qaおよびエンジ
ン回転数Ｎをパラメータとするテーブルマップからルッ
クアップする。θpmaxの目標値を、例えば15°ATDCとし
て固定すると運転領域の全域においてMBT設定となる。
ところが、実際にはノックや燃焼音等の発生によりMBT
制御ができない運転領域が存在する。そこで、実施例は
θpmaxの目標値を運転状態に基づいて変更することによ
り、点火時期とθpmax検出位置で算出される燃焼速度の
変更が可能となり、運転領域によって空燃比変更が可能
となる。 P5ではエンジン回転数Ｎと吸入空気量Qa（エンジン負
荷に相当）とに基づいて基本点火時期ADVφを演算し、P
6で前回の吸入空気量Qa′と今回の吸入空気量Qaとを比
較する。すなわち、本実施例では燃費向上を図るため、
空燃比が全運転領域でリーンとなるように目標空燃比が
予めリーン（例えば、A/F＝20）に設定され、この目標
空燃比のときの基本点火時期ADVφが算出される。そし
て、加速時の空燃比のリーン化を防ぐため、過渡状態検
出手段10により加速状態を検出すると、その加速の程度
（本実施例ではΔＱがこれに相当する）に応じて加速時
のみ目標空燃比よりリッチ化させるように基本点火時期
を補正している。なお、本実施例では過渡状態検出手段
10として前回と今回の吸入空気量の差ΔＱ（＝Qa−Q
a′）を用いる態様を示したが、これに限らず、吸入空
気量で検出する以外にも、例えば絞弁開度や吸入負荷の
変化により検出することも勿論可能である。ΔＱが
〔＋〕のときはエンジンが加速状態であると判断してP7
でリーンに設定された目標空燃比を加速時のみリッチ化
するように次式に従って基本点火時期ADVφを補正す
る。 ADVφ＝ADVφ′−ΔＱ×Ｋ … 但し、ADVφ′：前回の値 K:定数 一方、ΔＱが〔−〕かあるいは
増減補正は行わず、そのままP5に進む。 ΔＳ＝ΔＳ′＋Ａ … ΔＳ＝ΔＳ′−Ａ … 但し、ΔＳ′：前回の値 ここで、θpmaxの目標値は吸入空気量Qaおよびエンジ
ン回転数Ｎをパラメータとするテーブルマップからルッ
クアップする。θpmaxの目標値を、例えば15°ATDCとし
て固定すると運転領域の全域においてMBT設定となる。
ところが、実際にはノックや燃焼音等の発生によりMBT
制御ができない運転領域が存在する。そこで、実施例は
θpmaxの目標値を運転状態に基づいて変更することによ
り、点火時期とθpmax検出位置で算出される燃焼速度の
変更が可能となり、運転領域によって空燃比変更が可能
となる。 P5ではエンジン回転数Ｎと吸入空気量Qa（エンジン負
荷に相当）とに基づいて基本点火時期ADVφを演算し、P
6で前回の吸入空気量Qa′と今回の吸入空気量Qaとを比
較する。すなわち、本実施例では燃費向上を図るため、
空燃比が全運転領域でリーンとなるように目標空燃比が
予めリーン（例えば、A/F＝20）に設定され、この目標
空燃比のときの基本点火時期ADVφが算出される。そし
て、加速時の空燃比のリーン化を防ぐため、過渡状態検
出手段10により加速状態を検出すると、その加速の程度
（本実施例ではΔＱがこれに相当する）に応じて加速時
のみ目標空燃比よりリッチ化させるように基本点火時期
を補正している。なお、本実施例では過渡状態検出手段
10として前回と今回の吸入空気量の差ΔＱ（＝Qa−Q
a′）を用いる態様を示したが、これに限らず、吸入空
気量で検出する以外にも、例えば絞弁開度や吸入負荷の
変化により検出することも勿論可能である。ΔＱが
〔＋〕のときはエンジンが加速状態であると判断してP7
でリーンに設定された目標空燃比を加速時のみリッチ化
するように次式に従って基本点火時期ADVφを補正す
る。 ADVφ＝ADVφ′−ΔＱ×Ｋ … 但し、ADVφ′：前回の値 K:定数 一方、ΔＱが〔−〕かあるいは
〔０〕のときは目標空
燃比をリッチ化させる必要がないと判断してP7をジャン
プしてP8に進む。P8では今回の吸入空気量Qaを前回の値
としてメモリに格納し、P9で次式に従って補正点火時
期ADVを演算する。 ADV＝ADVφ＋ΔＳ … 次いで、P10で補正点火時期ADVと基本点火時期ADVφ
とを比較し、〔＋〕のときはP11で次式に従って基本
燃料補正量Tpの補正値ΔTpを特定値Ｂ（例えば、0.01m
s）だけ増量補正し、〔−〕のときはP12で次式に従っ
て燃料噴射量補正量ΔTpを特定値Ｂだけ減量補正する。
また、補正量ΔTpが
燃比をリッチ化させる必要がないと判断してP7をジャン
プしてP8に進む。P8では今回の吸入空気量Qaを前回の値
としてメモリに格納し、P9で次式に従って補正点火時
期ADVを演算する。 ADV＝ADVφ＋ΔＳ … 次いで、P10で補正点火時期ADVと基本点火時期ADVφ
とを比較し、〔＋〕のときはP11で次式に従って基本
燃料補正量Tpの補正値ΔTpを特定値Ｂ（例えば、0.01m
s）だけ増量補正し、〔−〕のときはP12で次式に従っ
て燃料噴射量補正量ΔTpを特定値Ｂだけ減量補正する。
また、補正量ΔTpが
〔０〕のときは増減補正は行わず、
そのままP13に進む。 ΔTp＝ΔTp′＋Ｂ … ΔTp＝ΔTp′−Ｂ … 但し、ΔTp′：前回の値 P13ではエンジン回転数Ｎと吸入空気量Qaとに基づい
て基本燃料噴射量Tpを演算し、P14で次式に従って基
本燃料噴射量Tpを補正する。 Tp＝Tp′＋ΔTp … 但し、Tp′：前回の値 さらに、P15でこの点火時期ADVに対応する点火タイミ
ングで点火信号Spを点火手段17に出力し、P16でTpをI/O
ポート14の出力レジスタにストアして、所定クランク角
度でこのTpに対応する燃料噴射パルス幅を有する噴射信
号Siをインジェクタ16に出力し、今回の処理を終了す
る。 第５図は筒内圧最大時期θpmaxを検出するプログラム
を示すフローチャートであり、この処理は前記第４図で
述べたステップのP1に相当する。本プログラムはクラン
ク角で２°毎に一度実行され、気筒判別信号出力時がθ
＝０とされる。まず、P21で筒内圧S2を表すアナログ信
号をA/D変換し、P22でこのA/D変換後の筒内圧（以下、
単に筒内圧と呼ぶ）Ｐを前回までの筒内圧最大値Pmax′
と比較する。Pmax′≦Ｐのときは未だ燃焼圧力が最大に
なっていないと判断し、P23でこのときのＰを新しいPma
x′とし、そのときのクランク角θをθpmax′とする。
この処理を所定クランク角から所定クランク角（例え
ば、50°BTDCから50°ATDC）まで繰り返す。Pmax′＞Ｐ
のときはP24でクランク角θpmaxが０であるか（θ＝
０）否かを判別し、θ＝０になると今回の燃焼工程にお
ける筒内圧最大時期の検出が終わったと判断してP25でP
max′、θpmax′をそれぞれPmax、θpmaxとして筒内圧
最大時期θpmaxを得るとともにPmax′＝０として次回の
処理に備え今回の処理を終了する。一方、θ≠０のとき
はθ＝０になるまで上記各ステップを繰り返す。 このように、全運転領域でMBTを達成するように筒内
圧最大時期θpmaxの目標値が設定され、θpmaxが目標値
と一致するように基本点火時期ADVφが補正される。そ
して、補正後の点火時期ADVが基本点火時期ADVφと一致
するように基本燃料供給量Tpが補正される。この際、全
域でリーン空燃比となるように目標空燃比が設定され、
MBTを達成しつつ定常時には燃費性能を一段と向上させ
ることができる。また、定常運転中は安定した運転が可
能であっても加速時は空燃比がリーン化する傾向があ
り、失火が発生したり充分なトルクが得られないことが
ある。そこで、吸入空気量の変化から加速状態を検出し
て、加速時のみ目標空燃比よりリッチ化させることによ
り、運転を安定化している。その結果、全ての運転状態
において燃費や運転性を向上させることができる。 （効果） 本発明によれば、エンジンの運転状態に基づいて筒内
圧最大時期の目標値を設定し、筒内圧最大時期が前記目
標値と一致するように基本点火時期を補正するととも
に、エンジンが所定の過渡状態になると過渡状態に応じ
て基本点火時期を補正し、補正後の点火時期が基本点火
時期と一致するように基本燃料供給量を補正しているの
で、所定の燃焼速度となるように空燃比を所定値に設定
することができ、環境変化等の影響があっても点火時期
のみならず空燃比を最適値に制御するとともに、過渡時
にあっても発生トルク、運転性および燃費を向上させる
ことができる。
そのままP13に進む。 ΔTp＝ΔTp′＋Ｂ … ΔTp＝ΔTp′−Ｂ … 但し、ΔTp′：前回の値 P13ではエンジン回転数Ｎと吸入空気量Qaとに基づい
て基本燃料噴射量Tpを演算し、P14で次式に従って基
本燃料噴射量Tpを補正する。 Tp＝Tp′＋ΔTp … 但し、Tp′：前回の値 さらに、P15でこの点火時期ADVに対応する点火タイミ
ングで点火信号Spを点火手段17に出力し、P16でTpをI/O
ポート14の出力レジスタにストアして、所定クランク角
度でこのTpに対応する燃料噴射パルス幅を有する噴射信
号Siをインジェクタ16に出力し、今回の処理を終了す
る。 第５図は筒内圧最大時期θpmaxを検出するプログラム
を示すフローチャートであり、この処理は前記第４図で
述べたステップのP1に相当する。本プログラムはクラン
ク角で２°毎に一度実行され、気筒判別信号出力時がθ
＝０とされる。まず、P21で筒内圧S2を表すアナログ信
号をA/D変換し、P22でこのA/D変換後の筒内圧（以下、
単に筒内圧と呼ぶ）Ｐを前回までの筒内圧最大値Pmax′
と比較する。Pmax′≦Ｐのときは未だ燃焼圧力が最大に
なっていないと判断し、P23でこのときのＰを新しいPma
x′とし、そのときのクランク角θをθpmax′とする。
この処理を所定クランク角から所定クランク角（例え
ば、50°BTDCから50°ATDC）まで繰り返す。Pmax′＞Ｐ
のときはP24でクランク角θpmaxが０であるか（θ＝
０）否かを判別し、θ＝０になると今回の燃焼工程にお
ける筒内圧最大時期の検出が終わったと判断してP25でP
max′、θpmax′をそれぞれPmax、θpmaxとして筒内圧
最大時期θpmaxを得るとともにPmax′＝０として次回の
処理に備え今回の処理を終了する。一方、θ≠０のとき
はθ＝０になるまで上記各ステップを繰り返す。 このように、全運転領域でMBTを達成するように筒内
圧最大時期θpmaxの目標値が設定され、θpmaxが目標値
と一致するように基本点火時期ADVφが補正される。そ
して、補正後の点火時期ADVが基本点火時期ADVφと一致
するように基本燃料供給量Tpが補正される。この際、全
域でリーン空燃比となるように目標空燃比が設定され、
MBTを達成しつつ定常時には燃費性能を一段と向上させ
ることができる。また、定常運転中は安定した運転が可
能であっても加速時は空燃比がリーン化する傾向があ
り、失火が発生したり充分なトルクが得られないことが
ある。そこで、吸入空気量の変化から加速状態を検出し
て、加速時のみ目標空燃比よりリッチ化させることによ
り、運転を安定化している。その結果、全ての運転状態
において燃費や運転性を向上させることができる。 （効果） 本発明によれば、エンジンの運転状態に基づいて筒内
圧最大時期の目標値を設定し、筒内圧最大時期が前記目
標値と一致するように基本点火時期を補正するととも
に、エンジンが所定の過渡状態になると過渡状態に応じ
て基本点火時期を補正し、補正後の点火時期が基本点火
時期と一致するように基本燃料供給量を補正しているの
で、所定の燃焼速度となるように空燃比を所定値に設定
することができ、環境変化等の影響があっても点火時期
のみならず空燃比を最適値に制御するとともに、過渡時
にあっても発生トルク、運転性および燃費を向上させる
ことができる。
第１図は本発明の基本概念図、第２〜５図は本発明の一
実施例を示す図であり、第２図はその全体構成図、第３
図はその燃焼速度と空燃比との関係を示す特性図、第４
図はその燃焼制御のプログラムを示すフローチャート、
第５図はその筒内圧最大時期を検出するプログラムを示
すフローチャートである。 １……筒内圧センサ（圧力検出手段）、５……コントロ
ールユニット（最大時期検出手段、目標設定手段、点火
時期設定手段、供給量設定手段）、９……運転状態検出
手段、10……過渡状態検出手段、16……インジェクタ
（供給手段）、17……点火装置（点火手段）。
実施例を示す図であり、第２図はその全体構成図、第３
図はその燃焼速度と空燃比との関係を示す特性図、第４
図はその燃焼制御のプログラムを示すフローチャート、
第５図はその筒内圧最大時期を検出するプログラムを示
すフローチャートである。 １……筒内圧センサ（圧力検出手段）、５……コントロ
ールユニット（最大時期検出手段、目標設定手段、点火
時期設定手段、供給量設定手段）、９……運転状態検出
手段、10……過渡状態検出手段、16……インジェクタ
（供給手段）、17……点火装置（点火手段）。
Claims (3)
- 【請求項１】ａ）エンジンの筒内圧力を検出する圧力検
出手段と、 ｂ）エンジンの負荷および回転数をパラメータとしてエ
ンジンの運転状態を検出する運転状態検出手段と、 ｃ）エンジンが所定の過渡状態にあることを検出する過
渡状態検出手段と、 ｄ）圧力検出手段の出力に基づいて筒内圧力が最大とな
るときのクランク角を筒内圧最大時期として検出する最
大時期検出手段と、 ｅ）エンジンの運転状態に基づいて筒内圧最大時期の目
標値を設定する目標設定手段と、 ｆ）エンジンの運転状態に基づいて基本点火時期を設定
し、エンジンが所定の過渡状態になると過渡状態検出手
段の出力に基づいて基本点火時期を補正するとともに、
該基本点火時期を筒内圧最大時期が前記目標値と一致す
るように補正する点火時期設定手段と、 ｇ）エンジンの運転状態に基づいて基本燃料供給量を設
定し、点火時期設定手段により補正された点火時期が基
本点火時期と一致するように前記基本燃料供給量を補正
する供給量設定手段と、 ｈ）点火時期設定手段の出力に基づいて混合気に点火す
る点火手段と、 ｉ）供給量設定手段の出力に基づいて燃料を供給する供
給手段と、 を備えたことを特徴とする内燃機関の燃焼制御装置。 - 【請求項２】前記点火時期設定手段は、筒内圧最大時期
が目標値に対して遅れ側になっているときには該基本点
火時期を進み側に補正する一方、筒内圧最大時期が目標
値に対して進み側になっているときには該基本点火時期
を遅れ側に補正するよう構成され、 前記供給量設定手段は、補正後の基本点火時期が補正前
の基本点火時期よりも遅れ側にあるときは該基本燃料供
給量を増量側に補正する一方、進み側にあるときは該基
本燃料供給量を減量側に補正するよう構成されているこ
とを特徴とする請求項１記載の内燃機関の燃焼制御装
置。 - 【請求項３】前記供給量設定手段で用いる、補正前の基
本点火時期は、前記点火時期設定手段の出力に対して過
渡補正を行った後のものであることを特徴とする請求項
２記載の内燃機関の燃焼制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62182931A JP2517605B2 (ja) | 1987-07-21 | 1987-07-21 | 内燃機関の燃焼制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62182931A JP2517605B2 (ja) | 1987-07-21 | 1987-07-21 | 内燃機関の燃焼制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6429669A JPS6429669A (en) | 1989-01-31 |
| JP2517605B2 true JP2517605B2 (ja) | 1996-07-24 |
Family
ID=16126877
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62182931A Expired - Fee Related JP2517605B2 (ja) | 1987-07-21 | 1987-07-21 | 内燃機関の燃焼制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2517605B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9951741B2 (en) | 2013-03-11 | 2018-04-24 | Wayne State University | Predictive correction in internal combustion engines |
| US11078860B2 (en) | 2013-03-11 | 2021-08-03 | Wayne State University | Predictive correction in internal combustion engines |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0536999Y2 (ja) * | 1987-07-13 | 1993-09-20 | ||
| JPH0536999U (ja) * | 1991-10-15 | 1993-05-18 | 株式会社村田製作所 | 圧電スピーカ |
-
1987
- 1987-07-21 JP JP62182931A patent/JP2517605B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6429669A (en) | 1989-01-31 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |